Гибридная лазерная эпиляция DIOLAZE XL. Гибридный фракционный лазер – будущее лазерных шлифовок

В течение многих лет перед косметологами, предлагающими процедуры омоложения, стоял выбор: использовать для этого аблятивный или неаблятивный лазер. Абляционное фракционное омоложение – процедура, дающая заметные результаты за счет удаления изменившихся с возрастом тканей, но подразумевающая непростой период реабилитации пациента. В качестве альтернативы использовали неабляционное фракционное омоложение, которое не требует длительной реабилитации, но не всегда оправдывает высокие ожидания пациента и врача.

Ситуация изменилась в 2014 году, когда компания Sciton представила на рынке Halo™ – гибридный фракционный лазер, который позволяет одномоментно воздействовать на кожу волнами неабляционной (1470нм ) и абляционной (2940нм ) длин. Halo™ демонстрирует впечатляющие результаты аблятивных процедур с более коротким и легким периодом восстановления (как после неаблятивных процедур).

Halo™

Процедура Halo™ говорит сама за себя, как рассказывает доктор медицинских наук Крис У. Робб (Chris W. Robb), соучредитель центра Skin & Allergy Center в штате Теннесси, США.

Как наиболее авторитетный врач в области эстетической дерматологии в США доктор Робб принимал активное участие в создании и выпуске лазера Halo. Его клиника стала национальным центром обучения лазерной терапии Halo и местом, куда приезжают пациенты со всей страны, чтобы пройти эту процедуру.

Комплексное применение Halo™ и Broad Band Light™

Доктор Робб применяет комплексную терапию лазера Halo и технологию широкополосного света Broad Band Light (BBL)™, добиваясь при этом максимальных результатов. Доктор Робб говорит:

«Эти процедуры направлены на достижение различных целей. Комбинация технологий BBL и Halo сокращает время отшелушивания скоагулировавшегося пигмента и приводит к появлению уникального «эффекта Halo» – изменения текстуры и светоотражающих свойств кожи (рис. 1) . Пациентам с ровным цветом кожи без признаков дисхромии BBL помогает поддерживать здоровый цвет лица. Совместное применение лазера Halo и технологии BBL позволяет получить максимальные результаты сразу по двум протоколам лечения с минимальным периодом реабилитации».

Рис. 1. Съемка в ультрафиолетом свете для обнаружения пигмента

1470 275/2940 20um, 30% Melasma/Photodamage Improvement. Результаты До и после Sciton Halo + BBL. Фото предоставлены д-ром Rebecca Gelber, MD Tahoe Medical Spa Regenerative Center (США).

BBL™ - один из многочисленных модулей, предлагаемых компанией Sciton на платформе JOULE. Он показан к применению для решения широкого спектра проблем: ликвидации нежелательных сосудистых образований и мальформации, лечения розацеа, купероза, акне и постакне, выравнивания текстуры и цвета кожи, борьбы с ее атонией и снижением тургора, ликвидации нежелательных волос. Использование технологии BBL как монофактора обеспечивает получение мгновенного выраженного результата.

Удобная в использовании и быстро окупаемая технология BBL – самая полная и многофункциональная система широкополосного света в своем классе. Большой размер пятна (15x4 мм), встроенная контролируемая система охлаждения, две флешлампы и высокая частота импульсов позволяют проводить лечение быстро и эффективно.

«Протокол лечения Forever Young BBL™, который содержит клинические характеристики, говорящие в пользу омоложения и способности обратить вспять деструктивные процессы в коже, дал мне убедительный инструмент, который не смогла дать ни одна другая компания».
Крис У. Робб (Chris W. Robb)

На вопрос, почему он выбрал именно BBL™ компании Sciton, а не продукцию других производителей, доктор Робб отвечает, что принял решение довольно просто:

«Я ознакомился с исследованием Stanford Study 1 и его результаты не оставили никаких сомнений. Протокол лечения Forever Young BBL™, который избавляет от признаков фотоповреждения, заметно меняет микрорельеф и разглаживает морщины, уменьшает выраженность пор».
Крис У. Робб (Chris W. Robb)

В нем также говорится о том, что процедуры с применением широкополосного света BBL способны изменять экспрессию генов, ассоциированных со старением кожи. Воздействие, оказываемое на кожу, помогает изменить экспрессию генов стареющей кожи (табл. 1) , делая ее сходной по ключевым параметрам с экспрессией молодой кожи. Исследование подтверждает гипотезу о том, что с помощью BBL технологии можно воздействовать на регуляторы скорости старения кожи человека для получения не только видимого изменения поверхности кожи, но и изменений скорее функциональных, нежели косметических, обеспечивая сохранение и увеличение ресурса тканей, оказывая онкопротекторное действие.

Табл. 1.

Изменение экспрессии генов, ассоциированных со старением после обработки кожи с помощью BBL технологии.

Кроме того, данное исследование выявило молекулярные изменения, которые запускает световая терапия Forever Young BBL, используемая для решения проблем с акне, веснушками, родинками, нарушением пигментации, сосудистыми образованиями. Процедуры световой терапии Forever Young BBL востребованы среди пациентов, которые стремятся выглядеть моложе и свежее долгие годы.

Преимущества сотрудничества с компанией Sciton

Доктор медицинских наук Антонио Кампо (Antonio Campo), основатель клиники Campo- Optimage в Барселоне, также оценил выгоду сотрудничества с компанией Sciton. Будучи опытным покупателем и приверженцем технологии BBL, с недавнего времени он начал применять BBL в комплексе с лазером Halo в своей клинике (рис. 2, 3) .

Доктор Кампо убедился в том, что BBL позволяет достичь чрезвычайно высокого коэффициента удовлетворенности пациента (более 95%) при устранении пигментации, красноты лица и улучшении цвета кожи. Дополнительное применение лазера Halo дает заметное улучшение текстуры кожи, сужает поры и улучшает цвет, а также внешний вид кожи лица в целом.

«Все это при минимальных затратах и почти без восстановительного периода и осложнений. Результаты впечатляют уже после первой процедуры».
Антонио Кампо (Antonio Campo)

Пациентка S., вид до процедуры BBL + Halo.

Пациентка S., вид через 2 недели после процедуры.

Параметры процедуры BBL: фильтр 515 нм, 13 Дж/см2, 13 ms, 22°C cooling.
Параметры процедуры Halo: 1470 nm 325 μm, 15%; 2940 nm, 20 μm ablation, 15%.
Фото любезно предоставлено доктором Крис У. Робб

Пациентка А., вид до процедуры BBL + Halo.

Пациентка А., вид через 2 недели после процедуры.

Параметры процедуры BBL: фильтр 560 нм, 12 Дж/см2; фильтр 515 нм, 10 Дж/см2, 15 мкс.
Параметры процедуры Halo: 1470 нм 325 μм, 10%; 2940 нм, 20 μм абляция, 10%.
Фото любезно предоставлено Aesthetiс Care

«Halo – это первый и единственный в мире гибридный лазер. В нем используется синергизм двух видов лазера, двух длин волн для одновременного абляционного и неабляционного воздействия на кожу. Эта технология объединила преимущества этих воздействий для получения прекрасных результатов с минимальным реабилитационным периодом. С помощью коагуляции врач может лечить эпидермальный и дермальный эластоз, различные пигментные нарушения, улучшать текстуру кожи, уменьшать размер пор, одновременно удаляя с помощью абляции роговой слой (или эпидермис), улучшать микрорельеф и светоотражение кожи, ускорять период восстановления.

Halo имеет интегрированную систему охлаждения для комфорта пациента, систему динамической температурной оптимизации, которая постоянно измеряет температуру кожи и автоматически изменяет плотность энергии и длительность импульса, а также систему оптической навигации, которая гарантирует однородность процедуры.

Пациенты хотят избавиться от нежелательной пигментации, рубцов постакне, морщин, придать коже свежесть и сияние. Восстановление может занять 2–3 дня, а при желании пациента реабилитацию можно свести к нулю.

BBL – это система высокоинтенсивного широкополосного света для удаления сосудистой патологии, доброкачественных пигментных новообразований, лечения акне и омоложения кожи Forever Young BBL.

Система Sciton BBL излучает определенные длины волн в видимом и инфракрасном спектре. Это мощный свет определенной длины волны и определенного цвета. В зависимости от проблемы врач выбирает нужную длину волны, чтобы селективно воздействовать на определённые мишени, не повреждая соседние здоровые клетки кожи. Таким образом, удаляются расширенные сосуды, пигментные пятна, бактерии-возбудители акне и т. д. и не затрагиваются здоровые клетки. Мощная вспышка света заданной длины волны поглощается патологическим образованием (пигмент, сосуды) и трансформируется в тепло, что и приводит к разрушению патологического очага.

Процедура комфортна для пациента и не требует анестезии.

BBL Forever Young омолаживает кожу на генном уровне, делая клетки кожи функционально подобными молодым клеткам».
Зозирова Мадина Борисовна

Sciton – единственная компания, предлагающая омоложение кожи на генном уровне с помощью технологии широкополосного света (Broad Band Light) и гибридного лазерного воздействия Halo. Практикующие врачи по всему миру достигают поразительных результатов, применяя лазер Halo и технологию BBL, которые доступны на платформе JOULE – самой качественной и «продвинутой» на рынке платформе. Покупая систему, клиника инвестирует в будущее своего бизнеса. JOULE позволяет подключать к одной системе до 13-ти модулей. Система не только дает возможность развивать вашу клиническую практику, расширяя спектр процедур, но и развивается вместе с вами.

18 сентября текущего года компания Intel совместно с Калифорнийским университетом (University of California, Santa Barbara) продемонстрировала первый в мире гибридный кремниевый лазер с электрической накачкой, который объединяет в себе возможности излучения и распространения света по кремниевому волноводу, а также использует преимущества низкой стоимости кремниевого производства. Создание гибридного кремниевого лазера - это очередной шаг на пути к получению кремниевых чипов, содержащих десятки и даже сотни дешевых лазеров, которые в будущем составят основу компьютерной электроники.

История кремниевой фотоники

В научно-исследовательской работе корпорации Intel одним из главных направлений является кремниевая фотоника. Очередным прорывом компании в этой области стало создание первого в мире гибридного кремниевого лазера с электрической накачкой.

Теперь фактически открыт путь для создания оптических усилителей, лазеров и преобразователей длины волны света с использованием хорошо отработанной технологии производства кремниевых микросхем. Постепенно «силиконизация» фотоники становится реальностью и в будущем даст возможность создавать недорогие высокопроизводительные оптические цепи, позволяющие осуществлять обмен данными как внутри, так и снаружи ПК.

Оптические системы связи имеют определенные преимущества по сравнению с традиционными кабельными системами, главным из которых является их огромная пропускная способность. К примеру, используемые сегодня оптические волокна в системах связи могут одновременно передавать до 128 различных потоков данных. Теоретический предел скорости передачи данных по оптоволокну оценивается в 100 трлн бит в секунду. Для того чтобы представить эту громадную цифру, приведем простое сравнение: такой пропускной способности вполне достаточно, чтобы обеспечить передачу телефонных переговоров одновременно всех жителей планеты. Поэтому вполне понятно, что оптические системы связи привлекают к себе пристальное внимание всех научно-исследовательских лабораторий.

Для передачи информации с использованием светового излучения необходимо иметь несколько обязательных компонентов: источники излучения (лазеры), модуляторы световых волн, посредством которых в световую волну закладывается информация, детекторы и оптоволокно для передачи данных.

С помощью нескольких лазеров, излучающих волны различной длины, и модуляторов можно посредством одного оптоволокна передавать одновременно множество потоков данных. На приемной стороне для обработки информации используются оптический демультиплексор, выделяющий из пришедшего сигнала несущие с различной длиной волны, и оптические детекторы, позволяющие преобразовать оптические сигналы в электрические. Структурная схема оптической системы связи показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема оптической системы связи

Исследования в области оптических систем связи и оптических цепей начались еще в 1970-х годах - тогда оптические цепи представлялись как некий оптический процессор или супероптический чип, в котором воедино интегрировались и передающее устройство, и модулятор, и усилитель, и детектор, и все необходимые электронные компоненты. Однако практической реализации этой идеи мешало то обстоятельство, что компоненты оптических цепей изготавливались из разных материалов, поэтому интегрировать в единую платформу (чип) на основе кремния все необходимые компоненты было невозможно. Несмотря на триумф кремния в области электроники, его применение в оптике казалось весьма сомнительным.

Изучение возможности использования кремния для оптических цепей ведется на протяжении уже многих лет - со второй половины 1980-х годов. Однако особого прогресса за это время достигнуто не было. По сравнению с другими материалами попытки применения кремния для построения оптических цепей не приносили ожидаемых результатов.

Дело в том, что из-за особенностей структуры запрещенной зоны кристаллической решетки кремния рекомбинация зарядов в нем приводит в основном к тепловыделению, а не к излучению фотонов, что не позволяет применять его для создания полупроводниковых лазеров, являющихся источниками когерентного излучения. В то же время в таких полупроводниках, как арсенид галлия или фосфид индия, энергия рекомбинации высвобождается главным образом в виде инфракрасных фотонов, следовательно, эти материалы могут служить источниками фотонов и использоваться для создания лазеров.

Другая причина, препятствующая применению кремния в качестве материала для создания оптических цепей, заключается в том, что кремний не обладает линейным электрооптическим эффектом Поккельса, на основе которого построены традиционные быстрые оптические модуляторы. Эффект Поккельса заключается в изменении коэффициента преломления света в кристалле под воздействием приложенного электрического поля. Именно за счет этого эффекта можно осуществлять модуляцию света, поскольку изменение коэффициента преломления вещества соответствующим образом приводит к изменению фазы проходящего излучения.

Эффект Поккельса проявляется только у пьезоэлектриков и за счет малой инертности теоретически позволяет осуществлять модуляцию света вплоть до частоты 10 ТГц. Кроме того, вследствие линейной зависимости между показателем преломления и напряженностью электрического поля нелинейные искажения при модуляции света относительно невелики.

Другие оптические модуляторы основаны на таких эффектах, как электропоглощение (electro-absorption) или электропреломление (electro-refrection) света под воздействием приложенного электрического поля, однако и эти эффекты в кремнии выражены слабо.

Модуляция света в кремнии может быть получена на основе термоэффекта. То есть при изменении температуры кремния меняются его коэффициент преломления и коэффициент поглощения света. Тем не менее из-за наличия гистерезиса такие модуляторы довольно инертны и не позволяют получать скорость модуляции выше нескольких килогерц.

Другой способ модуляции излучения на основе кремниевых модуляторов основан на эффекте поглощения света на свободных носителях (дырках или электронах). Этот способ модуляции также не позволяет получить высоких скоростей, поскольку связан с физическим движением зарядов внутри кремниевого модулятора, что само по себе является инерт-ным процессом. В то же время стоит отметить, что кремниевые модуляторы на основе описанного эффекта теоретически могут поддерживать скорость модуляции вплоть до 1 ГГц, однако на практике пока реализованы модуляторы лишь со скоростью до 20 МГц.

При всех сложностях использования кремния в качестве материала для оптических цепей в последнее время в этом направлении наметились существенные сдвиги. Как выяснилось, легирование кремния эрбием (Er) изменяет структуру запрещенной зоны таким образом, что рекомбинация зарядов сопровождается излучением фотонов, то есть появляется возможность использовать кремний для получения полупроводниковых лазеров. Первый коммерческий лазер на основе легированного кремния был создан компанией ST Micro-elect-ronics. Перспективным также является применение полупроводниковых перестраиваемых лазеров, продемонстрированных компанией Intel еще в 2002 году. Такие лазеры используют в качестве резонатора интерферометр Фабри-Перо и излучают на нескольких частотах (многомодовый режим). Для выделения монохроматического излучения служат специальные внешние фильтры на основе дифракционных решеток (дисперсионные фильтры) - рис. 2.

Рис. 2. Перестраиваемые лазеры с фильтрами
на основе дисперсионных решеток

Получаемая система лазера с внешним дисперсионным резонатором позволяет перестраивать длину волны излучения. Традиционно для получения требуемой длины волны используется прецизионная настройка фильтров относительно резонатора.

В корпорации Intel смогли создать перестраиваемый лазер, в котором вообще отсутствуют подвижные части. Он состоит из недорогого многомодового лазера с решеткой, внедренной внутрь волновода. Изменяя температуру решетки, можно настраиваться на определенную длину волны, то есть осуществлять переключение между отдельными модами лазера.

Кремниевые оптические модуляторы

В феврале 2004 года компания Intel сделала очередной прорыв в области кремниевой фотоники, продемонстрировав первый в мире кремниевый оптический фазовый модулятор на частоте 1 ГГц.

Этот модулятор основан на эффекте рассеивания света на свободных носителях заряда и по своей структуре во многом напоминает CMOS-транзистор на основе технологии SOI (кремний на изоляторе). Структура оптического фазового модулятора показана на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема оптического кремниевого фазового модулятора

На подложке кристаллического кремния со слоем изолятора (диоксида кремния) располагается слой кристаллического кремния n -типа. Далее следует слой диоксида кремния, в центре которого располагается слой поликристаллического кремния p -типа, который выполняет функцию волновода. Этот слой отделен от кристаллического кремния n -типа тончайшим слоем изолятора (диэлектрик затвора), толщина которого составляет всего 120 ангстрем. Для того чтобы минимизировать рассеивание света за счет контакта с металлом, металлические контакты отделены от слоя оксида кремния тонким слоем поликристаллического кремния с обеих сторон от волновода.

Когда к управляющему электроду прилагается положительное напряжение, по обеим сторонам диэлектрика затвора индуцируется заряд, причем со стороны волновода (поликристаллический кремний p -типа) это дырки, а со стороны кремния n -типа - свободные электроны.

В присутствии свободных зарядов в кремнии изменяется коэффициент преломления кремния. Изменение коэффициента преломления вызывает, в свою очередь, фазовый сдвиг проходящей световой волны.

Рассмотренный выше модулятор позволяет производить именно фазовую модуляцию опорного сигнала. Для того чтобы превратить фазовую модуляцию в амплитудную (сигнал, модулированный по фазе, трудно детектировать в отсутствие опорного сигнала), в оптическом модуляторе дополнительно используется интерферометр Маха-Зендера (MZI), имеющий два плеча, в каждом из которых интегрирован фазовый оптический модулятор (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема оптического модулятора

Применение фазовых оптических модуляторов в обоих плечах интерферометра позволяет обеспечить равенство оптических длин плечей интерферометров.

Опорная световая волна, распространяющаяся по оптоволокну, разделяется с помощью Y-разветвителя на две когерентные волны, каждая из которых распространяется по одному из плечей интерферометра. Если в точке соединения плечей интерферометра обе волны синфазны, то в результате сложения этих волн получится та же волна (потерями в данном случае пренебрегаем), что и до интерферометра (конструктивная интерференция). Если же волны складываются в противофазе (деструктивная интерференция), то результирующий сигнал будет иметь нулевую амплитуду.

Такой подход позволяет осуществлять амплитудную модуляцию несущего сигнала - прикладывая напряжение к одному из фазовых модуляторов, фазу волны в одном из плечей интерферометра меняют на n или не меняют вовсе, обеспечивая тем самым условие для деструктивной или конструктивной интерференции. Таким образом, прикладывая напряжение к фазовому модулятору с частотой f , можно осуществлять амплитудную модуляцию сигнала с той же самой частотой f .

Как уже отмечалось, кремниевый оптический модулятор компании Intel, продемонстрированный в феврале 2004 года, был способен модулировать излучение на скорости 1 ГГц. Впоследствии, в апреле 2005 года, компания Intel продемонстрировала модулятор, функционирующий уже на частоте 10 ГГц.

Кремниевый лазер непрерывного действия на эффекте Рамана

В феврале 2005 года компания Intel объявила об очередном технологическом прорыве - создании кремниевого лазера непрерывного действия на эффекте Рамана.

Эффект Рамана используется уже достаточно давно и находит широкое применение для создания усилителей света и лазеров на основе оптического волокна.

Принцип действия подобных устройств за-ключается в следующем. Лазерное излучение (излучение накачки) с длиной волны заводится в оптическое волокно (рис. 5). В оптическом волокне фотоны поглощаются атомами кристаллической решетки, которые в результате начинают «раскачиваться» (образуются колебательные фононы), а кроме того, образуются фотоны с меньшей энергией. То есть поглощение каждого фотона с длиной волны l=1,55 mm приводит к образованию фонона и фотона с длиной волны l=1,63 mm .

Рис. 5. Принцип действия усилителя света за счет эффекта Рамана

Теперь представим, что существует также модулированное излучение, которое заводится в то же самое волокно, что и излучение накачки, и приводит к индуцированному излучению фотонов. В результате излучение накачки в таком волокне постепенно преобразуется в сигнальное, модулированное, усиленное излучение, то есть достигается эффект оптического усиления (рис. 6).

Рис. 6. Использование эффекта Рамана для усиления
модулированного излучения в оптическом волокне

Проблема, однако, заключается в том, что для подобного преобразования пучка накачки в сигнальное излучение и соответственно усиления сигнального излучения требуется, чтобы и сигнальное излучение, и излучение накачки прошли по оптоволокну несколько километров. Безусловно, схемы усиления на основе многокилометрового оптоволокна нельзя назвать простыми и дешевыми, вследствие чего применение их существенно ограничено.

В отличие от стекла, которое составляет основу оптоволокна, эффект Рамана в кремнии выражен в 10 тыс. раз сильнее, и для достижения того же результата, что и в оптоволокне, достаточно, чтобы излучение накачки и сигнальное излучение распространялись вместе всего на расстояние в несколько сантиметров. Таким образом, использование эффекта Рамана в кремнии позволяет создавать миниатюрные и дешевые усилители света или оптические лазеры.

Процесс создания кремниевого оптического усилителя, или лазера на эффекте Рамана, начинается с создания оптического кремниевого волновода. Этот технологический процесс ничем не отличается от процесса создания традиционных CMOS-микросхем с применением кремниевых подложек, что, конечно же, является огромным преимуществом, поскольку значительно удешевляет сам процесс производства.

Излучение, заводимое в такой кремниевый волновод, проходит всего несколько сантиметров, после чего (вследствие эффекта Рамана) полностью преобразуется в сигнальное излучение с большей длиной волны.

В ходе экспериментов выяснилось, что мощность излучения накачки целесообразно увеличивать только до определенного предела, поскольку дальнейшее увеличение мощности приводит не к усилению сигнального излучения, а, наоборот, к его ослаблению. Причиной этого эффекта является так называемое двухфотонное поглощение, смысл которого заключается в следующем. Кремний - оптически прозрачное вещество для инфракрасного излучения, поскольку энергия фотонов инфракрасного излучения меньше ширины запрещенной зоны кремния и ее не хватает для перевода атомов кремния в возбужденное состояние с высвобождением электрона. Однако если плотность фотонов велика, то может возникнуть ситуация, когда одновременно два фотона сталкиваются с атомом кремния. В этом случае их суммарной энергии достаточно для перевода атома с высвобождением электрона, то есть атом переходит в возбужденное состояние с поглощением одновременно двух фотонов. Такой процесс называется двухфотонным поглощением.

Свободные электроны, образующиеся в результате двухфотонного поглощения, в свою очередь, поглощают как излучение накачки, так и сигнальное излучение, что приводит к сильному ослаблению эффекта оптического усиления. Соответственно чем выше мощность излучения накачки, тем сильнее проявляется эффект двухфотонного поглощения и поглощения излучения на свободных электронах. Негативное последствие двухфотонного поглощения света длительное время не позволяло создать кремниевый лазер непрерывного действия.

В кремниевом лазере, созданном в лаборатории Intel, впервые удалось избежать эффекта двухфотонного поглощения излучения, точнее не самого явления двухфотонного поглощения, а его негативного последствия - поглощения излучения на образующихся свободных электронах. Кремниевый лазер представляет собой так называемую PIN-структуру (P-type - Intrinsic - N-type) (рис. 7). В такой структуре кремниевый волновод встраивается внутрь полупроводниковой структуры с P- и N-областью. Такая структура подобна схеме планарного транзистора со стоком и истоком, а вместо затвора интегрируется кремниевый волновод. Сам кремниевый волновод образуется как прямоугольная в поперечном сечении область кремния (коэффициент преломления 3,6), окруженная оболочкой из оксида кремния (коэффициент преломления 1,5). Благодаря такой разнице в коэффициентах преломления кристаллического кремния и оксида кремния удается сформировать оптический волновод и избежать потерь излучения за счет поперченного распространения.

Рис. 7. PIN-cтруктура кремниевого лазера непрерывного действия

Используя такую волновую структуру и лазер накачки мощностью в доли ватта, удается создать излучение в волноводе с плотностью порядка 25 MВт/см 2 , что даже больше плотности излучения, которую можно получить с помощью мощных полупроводниковых лазеров. Рамановское усиление при такой плотности излучения не слишком велико (порядка нескольких децибел на сантиметр), однако этой плотности вполне достаточно для реализации лазера.

Для того чтобы устранить негативное последствие поглощения излучения на свободных электронах, образующихся в волноводе в результате двухфотонного поглощения, кремниевый волновод размещается между двумя затворами. Если между этими затворами создать разность потенциалов, то под воздействием электрического поля свободные электроны и дырки будут «вытягиваться» из кремниевого волновода, устраняя тем самым негативные последствия двухфотонного поглощения.

Для того чтобы на базе данной PIN-структуры сформировать лазер, необходимо в торцы волновода добавить два зеркала, одно из которых должно быть полупрозрачным (рис. 8).

Рис. 8. Схема кремниевого лазера непрерывного действия

Гибридный кремниевый лазер

Кремниевый лазер непрерывного действия на основе эффекта Рамана в основе своей предполагает наличие внешнего источника излучения, которое используется в качестве излучения накачки. В этом смысле данный лазер не решает одну из главных задач кремниевой фотоники - возможности интегрировать все конструктивные блоки (источники излучения, фильтры, модуляторы, демодуляторы, волноводы и т.д.) в единый кремниевый чип.

Более того, использование внешних источников оптического излучения (расположенных вне чипа или даже на его поверхности) требует очень высокой точности юстировки лазера относительно кремниевого волновода, поскольку разъюстировка в несколько микрон может привести к неработоспособности всего уст-ройства (рис. 9). Требование прецизионной юстировки не позволяет вывести данный класс устройств на массовый рынок и делает их достаточно дорогими. Поэтому выравнивание кремниевого лазера относительно кремниевого волновода является одной из важнейших задач кремниевой фотоники.

Рис. 9. При использовании внешних лазеров требуется прецизионная юстировка лазера
и волновода

Данная задача может быть решена в случае, если лазер и волновод создаются в одном кристалле в рамках одного технологического процесса. Именно поэтому создание гибридного кремниевого лазера можно рассматривать как выход кремниевой фотоники на новой уровень.

Принцип действия такого гибридного лазера довольно прост и основан на излучающих свойствах фосфида индия (InP) и способности кремния проводить свет.

Структура гибридного лазера показана на рис. 10. Фосфид индия, выполняющий функцию активного вещества полупроводникового лазера, расположен непо-средственно над кремниевым волноводом и отделен от него тончайшим слоем диэлектрика (его толщина составляет всего 25 атомных слоев) - оксида кремния, который является «прозрачным» для генерируемого излучения. При приложении напряжения между электродами возникает поток электронов по направлению от отрицательных электродов к положительному. В результате через кристаллическую структуру фосфида индия проходит электрический ток. При прохождении электрического тока через фосфид индия в результате процесса рекомбинации дырок и электронов возникают фотоны, то есть излучение. Это излучение непосредственно попадает в кремниевый волновод.

Рис. 10. Структура гибридного кремниевого лазера

Описанная структура кремниевого лазера не требует дополнительной юстировки лазера относительно кремниевого волновода, поскольку их взаимное расположение друг относительно друга реализуется и контролируется непосредственно в ходе формирования монолитной структуры гибридного лазера.

Процесс производства такого гибридного лазера разбит на несколько основных этапов. Первоначально в «бутерброде», состоящем из слоя кремния, слоя изолятора (оксид кремния) и еще одного слоя кремния, путем травления формируется волноводная структура (рис. 11), причем данный технологический этап производства не отличается от тех процессов, которые используются в ходе производства микросхем.

Рис. 11. Формирование волноводной структуры в кремнии

Далее, на поверхности волновода необходимо сформировать кристаллическую структуру фосфида индия. Вместо того чтобы использовать технологически сложный процесс выращивания кристаллической структуры фосфида индия на уже сформированной структуре волновода, подложку из фосфида индия вместе со слоем полупроводника n -типа формируют отдельно, что значительно проще и дешевле. Задача заключается в том, чтобы соединить фосфид индия со структурой волновода.

Для этого и структуру кремниевых волноводов, и подложку фосфида индия подвергают процессу окисления в низкотемпературной кислородной плазме. В результате такого окисления на поверхности обоих материалов создается пленка оксида толщиной всего 25 атомных слоев (рис. 12).

Рис. 12. Подложка фосфида индия
с сформированным слоем оксида

При нагревании и прижимании друг к другу двух материалов слой оксида выполняет функции прозрачного клея, обеспечивая их сплавление в единый кристалл (рис. 13).

Рис. 13. «Склеивание» структуры кремниевых волноводов
с подложкой фосфида индия

Именно из-за того, что кремниевый лазер описанной конструкции состоит из двух склеенных друг с другом материалов, его и называют гибридным. После процесса склеивания путем травления удаляют лишнюю часть фосфида индия и формируют металлические контакты.

Технологический процесс производства гибридных кремниевых лазеров позволяет размещать на одной микросхеме десятки и даже сотни лазеров (рис. 14).

Рис. 14. Схема чипа, содержащего четыре
гибридных кремниевых лазера

Первый чип, продемонстрированный компанией Intel совместно с Калифорнийским университетом, содержал в себе семь гибридных кремниевых лазеров (рис. 15).

Рис. 15. Излучение семи гибридных кремниевых лазеров,
выполненных на одном чипе

Эти гибридные лазеры функционируют на длине волны 1577 нм при пороговом токе 65 мA с мощностью излучения до 1,8 мВт.

В настоящее время гибридный кремниевый лазер работоспособен при температуре менее 40 °С, однако в будущем рабочую температуру планируется повысить до 70 °С, а значение порогового тока уменьшить до 20 мА.

Будущее кремниевой фотоники

Создание гибридного кремниевого лазера может иметь далеко идущие последствия для кремниевой фотоники и послужить отправной точкой для наступления эры высокопроизводительных вычислений.

В недалеком будущем в чип будут интегрироваться десятки кремниевых лазеров, модуляторов и мультиплексор, что позволит создавать оптические каналы связи с терабитной пропускной способностью (рис. 16).

Рис. 16. Микросхема оптического канала связи,
содержащая в себе десятки кремниевых лазеров,
фильтры, модуляторы и мультиплексор

«Благодаря этой разработке мы сможем создавать недорогие оптические шины данных с терабитной пропускной способностью для компьютеров будущего. Тем самым мы сможем приблизить наступление новой эры высокопроизводительных вычислений, - отметил Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор лаборатории Photonics Technology Lab в корпорации Intel. - Несмотря на то что до начала коммерческого использования этой технологии еще очень далеко, мы уверены, что на одной кремниевой микросхеме можно будет разместить десятки и даже сотни гибридных кремниевых лазеров, а также других компонентов на базе кремниевой фотоники».

Без всякого пафоса, каждый специалист, работающий в сфере лазерной эстетической медицины, скажет Вам, что Sciton - это ролс-ройс в мире лазеров. Удивительные результаты этих процедур совсем недавно произвели фурор в Америке и Европе. Сегодня эта процедура доступна и в Москве.

Компания Sciton Russia эксклюзивно поставила гибридный модуль HALO компании Sciton в клинику Telo’s Beauty.
Провести обучение врачей приехал специалист компании Серджио Блюменблат.

При поставке любого из лазеров Sciton проводится подробный инструктаж и показываются основные возможности лазера. Врачам предоставляется возможность пробовать все варианты параметров под руководством специалиста из Америки.

Настройка и инсталяция оборудования проходит в течении нескольких часов. После этого начинается инструктаж и обучение врачей.

Возможности лазера сначала тестируют на яблоках, результат впечатляет!

Выбор параметров для пациента

И вот она, главная героиня, первая в России женщина, прошедшая процедуру гибридного фракционного лазерного омоложения HALO.
1. Фото до процедуры

2. Фото сразу после процедуры.
Тут надо сделать оговорку - процедура максимально щадящая и комфортная. Но русские женщины неумолимы к себе, они готовы на жертвы и наша героиня просила для себя максимально увеличить режим воздействия, используя самые агрессивные параметры, чтобы получить быстрый результат.
Сержио это очень быстро пресекал, сказав, что пациенты не диктуют врачам, на каких параметрах делаются процедуры.

3. Фотография через два часа после процедуры. Нет отечности, краснота пропала, никаких особенных следов воздействия.

4. Результат через неделю. Нет жирного блеска, она сияет, выражено сузились поры, кожа стала светлее и однороднее. Если сделать еще пару процедур, то результат будет как после полноценной абляционной шлифовки, с той лишь разницей, что нет необходимости в двухнедельной реабилитации.

Обучение врачей клиники Telo’s Beauty работе на гибридном модуле HALO компании Sciton прошло успешно. Мы считаем, что высокая квалификация и опыт специалистов, в сочетании с действительно высококлассным оборудованием, очевидные результаты улучшения качества кожи после процедуры, и короткий период реабилитации, сделает процедуру одной из самых востребованных на рынке современной косметологии.

Помимо знаменитых лазеров Sciton, компания Сайтон Раша предлагает весь спектр сопровождения: сервис, обучение и качественный консалтинг в сфере продвижения, интернет-маркетинга, рекламных материалов для своих партнеров. Мы готовы обеспечить вам сопровождение на самом высоком уровне, ценим ваше время и всегда открыты для новых предложений.

Гибридный фракционный лазер - это новое поколение фракционных лазеров. Предлагаем вашему вниманию исследование двух известных американских врачей - Джейсона ПОЗНЕРА (Jason Pozner), MD, FACS и Криса В. РОББА (Chris W. Robb), MD, PhD, в котором подробно описана технология и механизм действия гибридного фракционного лазера, а также проведено сравнение новой технологии с уже существующими методами шлифовки.

ВВЕДЕНИЕ

СО2-лазеры начали использоваться для шлифовки кожи в середине 1990-х и за короткий промежуток времени изменили мировоззрение в эстетической медицине.

Первые лазеры работали в режиме постоянного излучения, имели ограниченные возможности контроля процесса шлифовки, обеспечивали не самые впечатляющие результаты в сравнении с современными лазерами для шлифовки кожи,а также давали большое количество побочных эффектов.

После постоянных СО2-лазеров появились импульсные СО2- и эрбиевые Er:YAG-лазеры, оснащенные сканерами, которые предлагали более высокий уровень контроля и давали лучшие результаты со значительным снижением восстановительного пери- ода и побочных эффектов.

Дальнейшее развитие лазерных технологий в направлении уменьшения реабилитационного периода и количества побочных эффектов привело к появлению фракционных лазерных технологий. Абляционные фракционные лазеры (рис. 1) удаляют небольшие столбики тканей эпидермиса и дермы, которые затем восстанавливаются новыми клетками. Неабляционные фракционные лазеры (рис. 2) создают микроскопические зоны термического повреждения тканей, которые затем ремоделируются, но при этом во время процедуры не происходит удаления тканей, как при воздействии абляционного лазера. Главным плюсом фракционных неабляционных лазеров стало сокращение периода реабилитации до минимума, а главным минусом - необходимость большего количества процедур для достижения необходимого результата по сравнению с абляционными лазерами.

В последнее десятилетие пациентам предлагались оба варианта фракционного омоложения. Пациент мог выбрать абляционное фракционное омоложение (несколько процедур с длительным реабилитационным периодом) или неабляционное фракционное омоложение (больше процедур, но с коротким реабилитационным периодом). Однако технический прогресс не стоит на месте и новые разработки позволяют достигать лучших результатов при минимальном реабилитационном периоде и небольшом количестве процедур. Одной из таких разработок является гибридный фракционный лазер (HaloTM), который объединил в себе лучшие возможности абляционных и неабляционных фракционных лазеров. Теперь пациент может получить результаты, сравнимые с абляционными процедурами, и с восстановительным периодом, как у неабляционных лазеров.

ГИБРИДНЫЙ ФРАКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Каждый пациент индивидуален, начиная от типа кожи и заканчивая образом жизни, а также ожидаемыми сроками восстановительного периода. Гибридные фракционные лазеры предлагают настраиваемые параметры процедуры для достижения максимальных результатов при коротком реабилитационном периоде. Они производят абляцию, а следом - коагуляцию микроскопической термической зоны (МТЗ) (рис. 3).

В гибридной фракционной лазерной системе Halo используются две длины волн:

2 940 нм - обеспечивает чистую абляцию от 0 до 100 микрон вглубь эпидермиса;

1 470 нм - проводит коагуляцию от 100 до 700 микрон вглубь эпидермиса и дермы.

Это дает Halo беспрецедентную возможность отдельно воздействовать на эпидермис и дерму в одной точке. Такое независимое двунаправленное воздействие обеспечивает несколько очень интересных эффектов. Фракционный метод, будь он абляционный или неабляционный, позволяет эпидермису восстанавливаться быстрее, поскольку дерма остается интактной и базальные кератиноциты могут быстрее мигрировать вдоль фракционных канальцев. Когда глубина абляции составляет менее 100 микрон, то эпидермис регенерирует в течение 24 часов. Удаленные участки эпидермиса регенерируют быстро, в то время как коагулированная дерма регенерирует более медленно, в течение семи дней.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Добавление технологии абляции настраиваемой глубины в неабляционную процедуру дает различные эффекты, которые будут отличаться в зависимости от глубины воздействия:

Применение малой глубины абляции (до 20 микрон) приводит к быстрой очистке термальной зоны от микроскопических остатков некротизированных клеток;

Более глубокая абляция (до 100 ми- крон) позволяет получить синергетический ответ заживления. Клинически достигаются результаты абляционной процедуры при реабилитационном периоде, сравнимом с неабляционными процедурами (рис. 4).

Во время неабляционной процедуры микроскопические термические зоны (МТЗ) нагреваются до определенной температуры, вызывая некроз эпидермиса и денатурацию коллагена дермы. В первые 24 часа слой базальных клеток регенерирует вдоль микроскопических термических зон под некротизированным эпидермисом и затем пролиферирует вверх, вытесняя некротизированные клетки. Эти некротизированные ткани становятся маленькими «пакетами мусора», которые оказались в ловушке под роговым слоем, и для их удаления коже требуется 2-7 дней.

Если же мы дополняем неабляционное воздействие абляцией глубиной 20 микрон с последующей коагуляцией, это позволяет некротизированным клеткам быстрее очистить канальцы. Таким образом, удаляя роговой слой, мы создаем идеальные условия для удаления некротизированных клеток в день их формирования, что на 1-2 дня ускоряет заживление.

Ткани после абляции дают более мощный ответ репарации по сравнению с коагулированными тканями. Этот ответ может быть усилен путем увеличения уровня абляции. Например, увеличение уровня абляции до 100 микрон удаляет определенное количество тканей, которые иначе бы оставались у поверхности кожи, поэтому их удаление снижает формирование некротизированных клеток и ограничивает побочные эффекты. К тому же усиленный репарационный ответ в аблированных тканях обеспечит синергетический эффект в комбинации с коагуляцией тканей путем активации фактора транскрипции Activator Protein 1 (AP-1), приводящий к повышению активности Matrix Metalloproteinase (MMPs), что запускает ремоделирование дермы. Комбинация воспалительного ответа абляционного воздействия с денатурацией коллагена приводит к более выраженным результатам, наблюдаемым при воздействии гибридного фракционного лазера.

ТЕХНОЛОГИЯ

Помимо сочетания неабляционной и абляционной технологий, в гибридном фракционном лазере применяется еще несколько новшеств, которые повышают удобство работы и безопасность, среди них:

. настраиваемая глубина воздействия;

. динамическая оптимизация температуры;

. интеллектуальная система дозирования энергии.

Гибридные фракционные лазеры (рис. 5) позволяют варьировать настройки. Специалисты, не имеющие опыта работы с абляционными лазерами, а также те, кто отдает предпочтение более простым лазерным методикам, могут полностью отключить режим абляции. Обе - абляционная и неабляционная - длины волн могут использоваться в одном проходе лазера с множеством различных настроек глубины воздействия и плотности покрытия (рис. 6).

Регулируемая глубина воздействия

Регулируемая глубина воздействия при длине волны 1 470 нм идеальна для неабляционного фракционного омоложения, поскольку глубина коагуляции может настраиваться от 100 микрон (толщина эпидермиса) до 700 (толщина дермы). Большая часть фотоповреждений приходится на поверхностную дерму, на глубину от 200 до 400 микрон, поэтому при глубине воздействия от 300 до 400 микрон на длине волны 1 470 нм достигаются лучшие результаты.

Предшествующие длины волн (например, 1 550 нм) также обеспечивают хорошие результаты, но проникают слишком глубоко, вызывая дополнительную боль и дискомфорт. С появлением лазеров в диапазоне 1 927 нм процедура стала более комфортной, но они имели ограничение по глубине проникновения до 100 микрон, что оказалось недостаточным для достижения выраженных результатов в дерме. Таким образом, длина волны 1 470 нм оптимально вписывается между этими двумя длинами волн, позволяя сделать процедуры более комфортными и эффективными.

Динамическая оптимизация температуры

Технология DTO (динамической оптимизации температуры) обеспечивает настраиваемые параметры, равномерные от начала до конца процедуры (рис. 7). При неабляционном фракционном омоложении температура кожи повышается прямо пропорционально увеличению глубины воздействия. При этом большинство неабляционных лазеров не могут контролировать температуру кожи, и при увеличении температуры МТЗ до 70 °С и выше образуется некроз. Также при увеличении температуры кожи во время процедуры глубина воздействия становится больше, чем предполагалось. Если же переохладить кожу воздушным потоком при помощи Zimmer, можно не достичь результатов.

В свою очередь, технология DTO контролирует температуру кожи перед каждым импульсом и регулирует его энергию, следя, чтобы глубина проникновения импульса в кожу соответствовала глубине, отображаемой на мониторе, что обеспечивает равномерность и безопасность процедуры.

Система дозирования энергии

Традиционные протоколы процедур неабляционного фракционного омоложения базируются на понятии «проход», что делает процедуру «неоднородной», так как сложно визуально определить, где был сделан предыдущий проход или какое количество проходов выполнено. Фракционные гибридные лазеры учитывают количество энергии, переданной тканям в данной зоне, и корректируют энергию следующих импульсов, чтобы обеспечить равномерность и эффективность воздействия на ткани. Перед процедурой лазер измеряет площадь воздействия и, по мере того как врач перемещает манипулу по участку кожи, равномерно отмеряет необходимое количество энергии. А добавление абляции еще больше упрощает процесс проведения процедуры, поскольку обработанные участки легко визуализируются даже при очень поверхностном, в диапазоне 20 микрон воздействии (рис. 8).

КЛИНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Гибридный фракционный лазер до своего выхода на рынок прошел многолетние клинические испытания, которые показали, что данная технология обеспечивает лучшие показатели текстуры кожи и выравнивания дисхромии, чем ожидалось пациентами. При этом улучшение текстуры кожи наблюдалась после 1-2 процедур, в то время как на других неабляционных лазерах для достижения этого же эффекта требовалось 5-6 процедур. Что же касается пигментной патологии, то при использовании традиционных неабляционных лазеров так и не уда- лось достичь результатов, сравнимых с гибридным фракционным лазером. Также были получены существенные непрогнозируемые улучшения - уменьшение количества и размера пор (рис. 9-11).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Клинические исследования эффективности гибридного фракционного лазера при коррекции эстетических дефектов кожи лица и шеи демонстрируют, что данная технология обеспечивает прогнозируемые и воспроизводимые другими врачами результаты, которые существенно улучшают внешний вид при залегающих дермально патологиях кожи, при этом практически без восстановительного периода и побочных эффектов. Пациенты, ранее проходившие поверхностные абляционные лазерные процедуры, отдают большее предпочтение реабилитации после фракционного гибридного лазера: нет необходимости в анестезии, менее выражена болезненность после процедуры, короткий период шелушения кожи, наносить макияж можно уже через день. Гибридные фракционные лазеры устанавливают новые стандарты лазерных шлифовок для обеспечения безопасных, эффективных и длительно сохраняющихся результатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Laubach H. J., Tannous Z., Anderson R. R., Manstein D. Skin responses to fractional photothermolysis // Lasers Surg Med. - 2006; 38:142-9.

2. Cohen J. L., Ross E. V. Combined fractional ablative and nonablative laser resurfacing treatment: a split-face comparative study // J Drugs Dermatol. - 2013 Feb; 12(2):175-8.

3. Orringer J. S., Rittié L., Hamilton T., Karimipour D. J., Voorhees J. J., Fisher G. J. Intraepidermal erbium:YAG laser resurfacing: impact on the dermal matrix // J Am Acad Dermatol. - 2011 Jan; 64(1):119-28. doi: 10.1016/j. jaad.2010.02.058.

4. Paithankar D. Y., Clifford J. M., Saleh B. A., Ross E. V., Hardaway C. A., Barnette D. Subsurface skin renewal by treatment with a 1450-nm laser in combination with dynamic cooling // J Biomed Opt. - 2003 Jul;8(3):545-51. 5. Laubach H., Chan H. H., Rius F., Anderson R. R., Manstein D. Effects of skin temperature on lesion size in fractional photothermolysis // Lasers Surg Med. - 2007 Jan; 39(1):14-8.

Благодарим за помощь в подготовке статья наших коллег с Украины

Когда нужно задуматься об омоложении кожи лица? За пару месяцев до тридцатого дня рождения я взглянула в зеркало и обнаружила возрастные изменения: первые мимические морщинки в уголках губ, более заметные носогубные складки, а также — постакне, которые не проходили в течение нескольких лет после активной борьбы с воспалениями. Но больше всего беспокоила пигментация на лбу, «сувенир» из Тайланда, где я год назад имела неосторожность обгореть, как никогда в жизни.

Маски, сыворотки и крема спасали ситуацию, как могли, но я понимала — мне необходима тяжелая артиллерия. На приеме дерматокосметолога Елены Шаховой в RealClinic я уже была готова к совету« уколоться», хотя я оттягивала знакомство с инъекционными методиками до последнего. Но к удивлению врач предложила мне не мезотерапию — популярный способ борьбы с пигментаций, а лазерное и фотоомоложение с помощью нового аппарата JOULE . Изучив показания для лечения кожи на JOULE, я поняла, что для этого аппарата омоложение и оздоровление — синонимы, и не стоит дожидаться появления видимой сеточки морщин, чтобы решиться на anti-age процедуры.

Врач-дерматокосметолог Елена Шахова, Real Clinic

Что такое аппарат JOULE

Между собой косметологи RealClinic называют JOULE« мультиплатформа», который с помощью разных насадок позволяет проводить и лечение кожи гибридным лазером HALO, который с помощью разных насадок позволяет проводить и лечение кожи гибридным лазером HALO, и фотоомоложение модулем BBL FOREVER YOUNG, и лазерную шлифовку. Кроме признаков старения, под действие фототерапевтического модуля BBL попадают акне, пигментация, розацеа, купероз. А HALO борется с рубцами, расширенными порами, постакне, морщинами, неоднородностью кожи. Этой осенью на международной премии My Face My Body в Беверли-Хилз лазерный модуль JOULE HALO победил в номинации« Лучшая антивозрастная процедура».